Cuark fondo

Cuark fondo

Cuark fondo (b)
Classificació
Partícula elemental
Fermión
Cuark
Tercera generació
cuark fondo
Propietats
Massa:	≈7,13 · 10−27 kg (en l'esquema de mínima substracció)   ≈4.19 GeV/c2 (en l'esquema de mínima substracció)
Càrrega elèctrica:	−$\begin{array}{c}\frac{1}{3}\end{array}$ i
Càrrega de color:	Color
Spin:	$\begin{array}{c}\frac{1}{2}\end{array}\hslash$
Vida mija:	Inestable (desconegut)
Antipartícula:	Anticuark fondo ($\bar{b}$)
Interacciona en:	Gravetat Interacció dèbil Electromagnetisme Interacció forta

El cuark fondo o cuark inferior (o cuark b de l'anglés "bottom quark") és una partícula elemental que pertany a la tercera generació de cuarks. Té una càrrega elèctrica igual a −⅓ de la càrrega elemental i un spin de ½, en lo que és un fermión i complix el principi d'exclusió de Pauli. Com els demés cuarks, el cuark fondo té càrrega de color, i el anticuark fondo té càrrega de anticolor; senten l'interacció forta.

És el segon cuark més massiu del model estàndar, en una massa d'unes quatre voltes la del protón. Açò li dona un comportament peculiar dins de la cromodinámica quàntica, que ho fa més fàcil de detectar i medir les seues propietats experimentalment, sobretot en les posades que forma. També és relativament fàcil d'experimentar en ell degut a que casi sempre apareix en les desintegracions del cuark cim, i en prou freqüència en la desintegració del bosón de Higgs, si és lo suficientment llauger.

Va ser descobert en el Fermilab (Chicago), en 1977 i posteriorment confirmat en DORIS (Hamburc). En el descobriment, els científics varen voler cridar-ho "cuark bellea" (Beauty), pero al final es va quedar en fondo (Bottom). La troballa no va resultar inesperat ya que en 1975 s'havia descobert la partícula tau per lo que es va pensar que si hi havia tres famílies de leptones deuria haver també tres generacions de cuarks.

El cuark fondo deu tindre una vida mija curta, com els leptones de la tercera generació. L'única evidència és que forma hadrones que es desintegren pronte, pero la vida mija del propi cuark és molt difícil de medir degut a que es troba confinat (Confinament del color) .

Este cuark dota als hadrones que forma en un número quàntic cridat 'inferioritat' (traducció de "bottomness"), que es definix com el número de anticuarks fondo menys el número de cuarks fondo que ho formen.

Nom i història

El quark bottom va ser descrit teòricament per primera volta en 1973 pels físics Makoto Kobayashi i Toshihide Maskawa per a explicar la violació CP. El nom "fondo" va ser introduït en 1975 per Haim Harari.

El cuark fondo va ser descobert en 1977 pel Experiment E288 del Fermilab, un equip dirigit per Leon M. Lederman, quan les colisions varen produir bottomonio. Kobayashi i Maskawa varen guanyar el Premi Nobel de Física de 2008 per la seua explicació de la violació CP. El text de l'otorgamiento del Premi Nobel diu que se'ls va otorgar «Pel descobriment de l'orige del problema de simetria trencada, que prediu l'existència de, a lo manco, tres famílies de cuarks en la naturalea».

Encara que a voltes s'utilisa el nom de "bellea", "bottom" es va convertir en l'us predominant per analogia de "top" i "bottom" en "up" i "down". El nom poètic "bellea" es va abandonar per un nom més sistemàtic.

Característiques distintives

La massa "nueta" del cuark fondo és d'aproximadament 4.18 GeV/c² – una miqueta més de quatre voltes la massa d'un protón, i molts órdens de magnitut major que els cuarks "llaugers" comuns. El cuark fondo és el segon cuark més pesat, només superat pel Cuark cim (o top).

És un cuark de tercera generació en una càrrega elèctrica de -⅓ i.

La antipartícula del cuark fondo és el anticuark fondo, de càrrega elèctrica ⅓ i.

Encara que casi exclusivament transita entre o cap a un cuark cim, el cuark fondo pot decaure en un cuark dalt o en un cuark encantat per mig de l'interacció dèbil. Els elements de la matriu CKM V_ub i V_cb especifiquen les taxes d'estes decaigudes, sent abdós processos suprimits, lo que fa que les vides miges de la majoria de les partícules bottom (10⁻¹² s) siguen alguna cosa més llargues que les de les partícules encantades (10⁻¹³ s), pero més curtes que les de les partícules estranyes (des de 10⁻¹⁰ fins a 10⁻⁸ s).

La combinació d'una alta massa i una baixa taxa de transició dona com a resultat que els productes de colisió experimentals que contenen un cuark fondo tinguen una firma distintiva que fa que siguen relativament fàcils d'identificar utilisant una tècnica anomenada "b-tagging". Per esta raó, els posadaés que contenen el cuark fondo tenen una vida excepcionalment llarga per a la seua massa, i són les partícules més fàcils d'usar per a investigar la violació de CP. Este tipo d'experiments s'estan portant a terme en els experiments BaBar, Belle i LHCb.

Desintegració

Com s'ha indicat ms dalt; la desintegració del cuark fondo s'estudia per mig de la d'un hadrón que ho conté, en particular el posada B. La teoria prediu i en la pràctica s'observen diferents modos de desintegració, en particular la desintegració en un quark llauger, un leptón carregat i el seu neutrí, i la desintegració en un quark llauger, un leptón carregat i el seu antipartícula. En alguns casos, estos dos modos no semblen comportar-se com prediu el model estàndar: el primer quan s'emet un leptón tau, i el segon quan s'emet un parell muón-antimuón.

Vore també

• Cuark
• Interacció nuclear forta
• Càrrega de color
• Gluón
• Hadrones
• Fermión

Bibliografia

• Philip Bechtle, Florian Bernlochner, Herbi Dreiner, Christoph Hanhart, Josef Jochum, Jörg Pretz, Kristin Riebe: Faszinierende Teilchenphysik: Von Quarks, Neutrins und Higgs zu donen Rätseln dones Universums. Springer, Berlin, 2023, ISBN 978-3-6626-7903-6.
• David Blaschke: Heavy quark physics. Springer, Berlin 2004, ISBN 3-540-21921-8.

• Hans G. Dosch: Jenseits der Nanowelt – Leptonen, Quarks und Eichbosonen. Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-22889-6.
• Harald Fritzsch: Quarks – Urstoff unserer Welt. Piper, München 2006, ISBN 3-492-24624-9.
• Maurice Jacob: The quark structure of matter. World Scientific, Singapore 1992, ISBN 981-02-0962-2.
• S.W. Lovesey: Theory of Neutron Scattering from Condensed Matter. Oxford University Press, 1986, ISBN 0-19-852029-8.
• Donald H. Perkins: Introduction to High Energy Physics. Addison-Wesley, Reading, Massachusetts 1982, ISBN 0-201-05757-3.
• John S. Rigden: Rabi, Scientist and Citizen. Basic Books, New York 1987, ISBN 0-465-06792-1.
• Sergei Vonsovsky: Magnetism of Elementary Particles. Mir Publishers, Moscow 1975.